Охрана труда в химической промышленности → Вопросы охраны труда и промышленной экологии в химической промышленностиОхрана труда в химической промышленности → Вопросы охраны труда и промышленной экологии в химической промышленностиОхрана труда в химической промышленности → Вопросы охраны труда и промышленной экологии в химической промышленностиДругим методом, ограничивающим генерацию зарядов, является метод контактных пар. На основе экспериментальных данных многие материалы по диэлектрической проницаемости располагают в так называемые трибоэлектрические ряды в такой последовательности, что любой из них приобретает отрицательный заряд при соприкосновении с последующим в ряду материалом и положительный - с предыдущим. При этом с увеличением расстояния в ряду между двумя материалами абсолютная величина заряда, возникающего между ними, возрастает.
Однако применение этого метода не всегда дает положительный эффект, поскольку даже при незначительном изменении соотношения электростатических параметров контактирующих материалов электризация возрастает.
Весьма эффективным методом устранения опасной электризации, относящимся к третьей группе методов защиты, является антистатическая обработка, или применение специальных антистатических веществ, снижающих pv и ps жидкостей, полимерных материалов на несколько порядков.
Самым простым методом снижения ps перерабатываемых материалов является увлажнение поверхности перерабатываемого материала, поскольку влага служит хорошим проводником электрических зарядов и способствует их стеканию на заземленные части технологического оборудования. Однако этот метод применим только для гидрофильных материалов, способных адсорбировать влагу.
Для гидрофобных материалов, к которым относятся практически все полимерные материалы, увеличение влажности окружающей среды до 80...90% не снижает их электризацию. В этом случае для ее устранения в них вводят различные антистатические агенты (антистатики), которые в большинстве случаев являются поверхностно-активными веществами (ПАВ).
По характеру действия их делят на три группы: гигроскопичные, полярные и маслянистые (смазывающие), уменьшающие коэффициент трения. Первые адсорбируют влагу из атмосферы, образуя на поверхности перерабатываемого материала тонкий проводящий слой влаги. Обычно это длинноцепочечные неионогенные (нс диссоциирующие на ионы в водном растворе) соединения: высшие жирные спирты, амиды, амины, алкилфенолы и продукты их взаимодействия с оксидами этилена и пропилена (ОП-7, ОП-10, синтамид-5, стеарокс-6 и др.). Недостаток их - слабая эффективность в сухой атмосфере (относительная влажность воздуха менее 40%).
Полярные вещества также образуют электропроводящий слой на поверхности материала. К ним относятся катионоактивные и анионоактивные вещества, от солей аминов и типичных аммониевых солей до гетероциклических соединений азота. Среди антистатиков они занимают ведущее место, и их действие проявляется уже при малых концентрациях.
Для снижения электризации жидкостей до безопасных уровней при перекачивании жидкостей, топлив и растворителей на нефтяной основе, а также при приготовлении растворов полимеров (клеев) большое применение находят антистатические добавки (присадки). У нас в стране наибольшее применение нашли присадки на основе металлов переменной валентности, такие как "Сигбол", АСП-1, АСП-2, а также присадки на основе олеатов хрома, кобальта, меди, нафтенатов этих металлов, солей хрома и СЖК и т. д. За рубежом наибольшее применение нашли присадки, разработанные фирмами "Экко" и "Шелл" (присадка ASA-3).
Электрическое сопротивление твердых полимерных материалов (пластмасс, резин, пластиков и т.д.) можно снизить, вводя в их состав различные марки электропроводящего технического углерода, поскольку введение металлических порошков или стоит слишком дорого, или приводит к значительному ухудшению физико-механических показателей полимерных материалов.
Другим направлением устранения зарядов статического электричества является применение нейтрализаторов статического электричества (НСЭ), которые используют как для твердых, мелкодисперсных, так и для жидких диэлектрических материалов, работающих по различному принципу.
Так, для жидкостей принцип действия основан на увеличении их электропроводимости под действием сильного электрического поля, для остальных же материалов принцип работы НСЭ состоит в отводе электростатических зарядов за счет ионизации воздушного слоя между заряженной поверхностью и заземленными частями нейтрализатора или технологического оборудования. При этом эффективность НСЭ характеризуется величиной ионизационного тока, т. е. силой тока, который нейтрализатор способен отвести от наэлектризованного материала.
Наибольшее применение в промышленности нашли НСЭ следующих типов:
Наиболее простую конструкцию имеют индукционные нейтрализаторы ИНСЭ, принцип работы которых пока-юн на рис. 6.5. Они представляют собой в большинстве случаев корпус или стержень с укрепленными на нем заземленными иглами, струнами, щеточками.
Рис. 6.5. Схема работы индукционного нейтрализатора:
1 - разрядный электрод; 2 - зона ударной ионизации; 3 - наэлектризованный материал; 4 - зона нейтрализации зарядов; 5 - направление движения материалов
В этих нейтрализаторах сильное электрическое поле, вызывающее ударную ионизацию воздуха, создается самим наэлектризованным материалом. Под действием такого поля вблизи разрядника (иглы) нейтрализатора, обладающего малым радиусом кривизны, возникает большой градиент потенциала, достаточный для образования и поддержания ионизационных процессов, вызывающих местное увеличение проводимости воздуха.
Образующиеся ионы, одноименные по знаку с зарядом материала, отводятся на заземленные части оборудования или корпус ИНСЭ, а ионы противоположного знака под действием электрического поля перерабатываемого материала создают ток разряда на его поверхность и нейтрализуют заряды.
Для снижения электризации жидкостей также можно использовать струнные (рис. 6.6) или игольчатые нейтрализаторы, которые за счет увеличения проводимости жидкости, как указывалось выше, способствуют стеканию образующихся зарядов на заземленные стенки трубопроводов или корпус НСЭ.
Рис. 6.6. Нейтрализатор со струнами:
1 - входное устройство; 2 - стабилизатор потока жидкости; 3 - корпус; 4 - кассеты со струнами; 5 - стыковочные патрубки; 6 - пластина-рассекатель, Lx - длина корпуса; Dн -внутренний диаметр нейтрализатора; dy - диаметр установочного патрубка
Однако ИНСЭ для твердых материалов неэффективны при небольших потенциалах на материале (до 2,5 кВ). Кроме того, их необходимо устанавливать на расстоянии от перерабатываемого материала, не превышающем 10...15 мм.
В высоковольтных нейтрализаторах (ВНСЭ) коронного и скользящего разряда в отличие от индукционных используется высокое (до 5 кВ) напряжение, подаваемое на разрядник от внешнего источника питания.
Такие нейтрализаторы имеют высокую эффективность практически при любых скоростях переработки материалов и могут быть установлены на значительном расстоянии от наэлектризованного материала, поскольку обладают достаточно большой силой ионизационного тока (до 2,5-10 4 А на 1 м длины разрядника). Однако высокое напряжение не позволяет эксплуатировать их во взрывоопасных производствах.
В таких производствах широкое применение нашли взрывобезопасные радиоизотопные нейтрализаторы (РНСЭ) на основе а-излучающих (плутоний-238,-239), тип HP, и в-излучающих (тритий), тип НТСЭ, источников. Эти нейтрализаторы имеют малые габариты, просты в обслуживании, радиационно безопасны; их применение в промышленности не требует согласования с органами санитарного надзора.
Конструктивно РНСЭ представляет собой металлический корпус, в котором помещены поворачивающиеся или выдвигающиеся держатели источников излучения. В корпусе имеется окно, обращенное к наэлектризованному материалу. В нерабочем состоянии окно перекрывается дополнительным экраном.
Основным недостатком РНСЭ является их ограниченный ионизационный ток (до 3...7,5-10 6 А/м), поэтому при больших скоростях переработки материалов (50... 100 м/мин) целесообразно использовать комбинированные индукционно-радиоизотопные нейтрализаторы НРИ. Сила ионизационного тока таких НСЭ не превышает 5*10 5 А/м.
Тип и марку нейтрализатора для конкретного оборудования при скорости переработки материалов до 30 м/мин можно выбирать аналитически, исходя из соотношения
, (6.9)
где Iн - сила ионизационного тока НСЭ, Л/м; т = б/бк - сдаваемая кратность снижения заряда.
В остальных случаях НСЭ следует подбирать по их рабочим характеристикам, снятым на специальных установках, моделирующих процесс генерации и отвода зарядов статического электричества.
Весьма перспективными являются пневмоэлектрические нейтрализаторы (рис. 6.7) марок ВЭН-0,5 и ВЭН-1,0 и пневморадиоизотопные нейтрализаторы марок ПРИН, в которых образующиеся ионы транспортируются воздухом в направлении наэлектризованного материала.
Такие нейтрализаторы не только имеют увеличенный радиус действия (до 1 м), но и обеспечивают нейтрализацию объемных зарядов в пневмотранспортных системах, аппаратах кипящего слоя, в бункерах, а также нейтрализацию на поверхности изделий сложной формы. Взрывозащита таких нейтрализаторов обеспечивается весьма просто.